定圧変化

前回は気体の体積を一定に保ったまま変化させることを考えましたが,今回は圧力を一定に保ったままの状態変化,すなわち,定圧変化(等圧変化)について考えましょう。

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圧力が一定 = 気体のする仕事はP⊿V

問題によっては状態方程式(or ボイル・シャルルの法則)ももちろん有効。
それでも状態変化の主役はとにかく熱力学第1法則です。

なので定圧変化の場合もQ, ⊿U,Wに注目するのですが,どれに注目すべきかすぐにわかりますか?

これは前回ほどわかりやすくはないかもしれません。 答えはW
ただし今回は気体の体積が変化するので当然W=0ではありません。

W=0ではないけれども,「圧力が一定 ⇒ Wが公式を使って計算できる」ということを思い出してください。
その公式とは,WP⊿V !!

え?そんな公式あったっけ?という人は過去記事で復習しておいてくださいねー

定圧変化と熱力学第1法則

定圧変化 → WP⊿Vということがわかったので,これを熱力学第1法則に当てはめてみると…

Q⊿UP⊿V

が得られます!
加えた熱(Q)が,内部エネルギーを増やす分(⊿U)と気体の仕事(P⊿V)の2通りに使われることを示しています。

あ,そうそう,理想気体の状態方程式(変化量ver.)というのがあってですね…

これを使うと,先ほどの第1法則の式は,

Q⊿U + nR⊿T

と書くこともできます。
この式はそのうちまた使うことになるので,併せて覚えておいてもらえればと思います。

定圧変化のP-Vグラフ

さて,定圧変化のP-Vグラフはどのような概形になるでしょうか?

“定圧” 変化なのでPの値が変化しない,すなわち横軸に平行なグラフになるはずです。

前回を上回るレベルで短い記事ですが,今回はこれでおしまい。
今回もまとめノートはありませんが,時間に余裕がある人はぜひ問題演習にもチャレンジしましょう!

次回予告

前回は体積一定,今回は圧力一定と来たので,次回は温度が一定の変化について調べていきましょう!

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